DE962360C

DE962360C - Switching arrangement for the monitoring of welding transformers fed by discharge vessels for direct current components

Info

Publication number: DE962360C
Application number: DEL22810A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Walter Drunk; Dr-Ing Otto Mohr
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1955-08-31
Filing date: 1955-08-31
Publication date: 1957-04-18

Description

Schaltanordnung zur Überwachung von über Entladungsgefäße gespeisten Schweißtransformatoren auf Gleidistromkomponenten Für die Durchführung von Punkt und Nahtschweißungen werden insbesondere bei hochwertigen Materialien Widerstand'sschweißmaschinen primärseitig über meist zündstiftgesteuerte Ent ladungsgefäße (im folgendem »Ignstron:« genannt) in Antiparallelschaltung ein- und ausgeschaltet. Dabei macht man sich, außerdem häufig die Eigenschaft der Zündst'iftgefäße zunutze, durch Phasenfestlegung des Zündzeitpunktes die Dauer und Amplitude des netzseitig gelieferten Stromes stetig in weiten Grenzen steuern zu können.Switching arrangement for monitoring of those fed via discharge vessels Welding transformers on track power components for the implementation of point and seam welds are resistance welding machines, especially with high-quality materials on the primary side via mostly ignition pin-controlled discharge vessels (in the following »Ignstron:« called) switched on and off in anti-parallel connection. You make yourself in addition, often uses the property of the detonator receptacles by setting the phases of the ignition time, the duration and amplitude of the current supplied by the mains is constant to be able to control within wide limits.

Die Zündung der Ignitrons ist bekanntlich physikalisch: ein statistischer Vorgang, d. h. sie ist in jedem Einzelfall mit einer durch die Zufälligkeiten der physikalischen, Bedingungen an der Ein, tauchstelle des Zündstiftes bedingten mehr oder minder großen, Zeitverzögerung behaftet. Dadurch und durch die natürliche Alterung der Gefäße kann es passieren,, daß die von. der Röhrenanordnung freigegebenen Stromverläufe in der Primärwicklung der Maschine nicht mehr einen reinen: Wechselstrom darstellen, d. h. daß sich die Stromkuppen. in beiden Richtungen in, verschiedener Form und Größe über eine oder mehrere Perioden ausbilden. Dabei. wird der Schweißtransformator im Mittel primärseitig durch eine Gleichkomponente des Stromes vormagnetisiert. Dadurch sinkt seine magnetische Übertragungsfähigkeit, die Ströme wachsen primärseitig stark an und gefährden ein, mal thermisch die Gefäße und dem. Schweißtransformator, das andere Mal unter Umständen durch die Vormagnetisierung auch den, Zwischentransformator der davorlüegenden, speisenden. Netzstation.The ignition of the ignitrons is known to be physical: a statistical one Process, d. H. it is in each individual case with one by the coincidences of the physical conditions at the point of immersion of the ignition pin were more important or less large, afflicted with time lag. Because of this and natural aging of the vessels it can happen, that the of. the tube arrangement released current curves no longer represent a pure alternating current in the primary winding of the machine, d. H. that the river crests. in both directions in, different shape and Develop size over one or more periods. Included. becomes the welding transformer on average premagnetized on the primary side by a direct component of the current. As a result, its magnetic transmission capacity decreases and the currents increase on the primary side strongly and endanger one, sometimes thermal, the vessels and the. Welding transformer, the other times possibly also the intermediate transformer due to the premagnetization of those lying in front of it, dining. Network station.

Zur Abwendung der hier gekennzeichneten Gefahren, die in extremem Maße dann auftreten, wenn während des Betriebes der Schweißmaschine das eine der beiden Hauptentladungsgefäße oder sein zugehöriger Steuerkreis voll ausfällt (Betrieb mit Halbwellenstrom), sind bereits verschiedene Schutzeinrichtungen angegeben und auch ausgeführt worden. Anordnungen, die. auf die Gleichkomponenten im Strom der Schweißmaschtine ansprechen, müssen zwei einandrer widersprechenden Bedingungen genügen.To avert the dangers identified here, which in extreme Dimensions occur when one of the two main discharge vessels or its associated control circuit fails completely (operation with half-wave current), various protective devices are already specified and also been executed. Arrangements that. on the constant components in the stream of Welding machine must address two contradicting conditions suffice.

Nach. einer dieser Bedingungen muß berücksichtigt werden., da,ß die Nutzströme der Maschine durch die, Anschnittssteuerung der Hauptgefäße und durch die üblicherweise auf der Primärseite des Schweißtransformators vorgesehenen, Stufenichalter in. Bereichen zwischen i : ioo und i : iooo schwanken, können.. Auf diese in ihrer Größe stark veränderlichen Wechselströme darf das Relais nicht ansprechen.To. one of these conditions must be taken into account., because, ß the Useful flows of the machine through the, gate control of the main vessels and through the step switch usually provided on the primary side of the welding transformer in. Ranges between i: ioo and i: iooo can fluctuate .. on this in their The relay must not respond to strongly variable alternating currents.

Gemäß der anderen Bedingung m.uß das Relais bei den größten wie bei den, kleinsten Wechselströme. auf kleine Gleichkomponenten schnell und. sicher reagieren.According to the other condition, the relay must be for the largest as for the smallest alternating currents. to small constant components quickly and. react safely.

Unter den für einen derartigen Schutz grund:-sätzlich in Frage kommenden Möglichkeiten erscheinen hochwertige sättigbare magnetische. Kerne als Übertragungselemente eines fremderregten Wandlers, ähnlich den Schaltungen, des Gleich: stromwandl-ers, geeignet. Durchrechnungen und experimentelle Erprobungen derartiger Anordinungen zeigen aber eine große Zahl von. Schwierigkeiten, die durch: die sekundärseitig unwirksam zu machenden, in weiten Grenzen veränderlichen Wechselmagnetisierungen durch den Nutzstram un;d seine leider über den Anschnitt phasenmäßig veränderlich.et Zuordnung zur Hilfsmagne@tisierung des Sekundärkreises gegeben sind..Among the reasons for such protection: -In principle, eligible Opportunities appear high quality saturable magnetic. Cores as transmission elements a separately excited converter, similar to the circuits, the DC: current converter, suitable. Calculations and experimental tests of such arrangements but show a large number of. Difficulties caused by: the secondary Alternating magnetizations which can be made ineffective and which can be varied within wide limits due to the Nutzstram und; d its unfortunately phase-wise changeable via the gate .et Assignment to the auxiliary magnetization of the secondary circuit are given.

Die andere grundsätzliche Möglichkeit für das Erfassen. der Gleichkomponente an den Primärklemmen des Schweißtransformators ist durch ein Spannungsrelais gegeben, das an den Primärklemmen dies Schweißtransformators, d. h. hinter der Röhrenscha.ltein;richtung, liegt und für Wechselkomponenten extrem unempfindlich, für Gleichkomponenten aber hochempfindlich gemacht wird,. Eine bereits bekannte Anordnung dieser Art zeigt Fig. i. Es wird ein normales, für Gleich- und Wechselstrom- empfindliches Relais i v envendet, dem eine, Drossel z und, ein Widerstand. 3 so, voirgeschaltet sind, daß sich für diesen Kreis die gleichen Einschadtbedin.gun.gen (Phasenlage des Wechseldauerstromeis zur Netzspannung) ergeben wie für den. Schweißtransformator 4. Durch ge@-e:ignete Ausbildung der Drosselspule z vor dem Relais i kann man zusätzlich noch erreichen, d:aß auch der Relaiskreis automatisch. höher empfindlich, d. h. in seinem Widerstand auch, für die Wechselkomponente heruntergesetzt wird, sobald auch in ihm der durch die Gleichspannung an den Primärklemmen. der Schweißmaschine 4 bedingte Gleichstrom fließt. Die Drossel a wird zu diesem Zweck ohne Luftspalt ausgeführt, damfit sie, durch diese Gleichstromxomponente vormagnetisiert, wird. Mit 5 sind zwei antiparallel geschaltete Ignitrons bezeichnet. Anordnungen dieser Art arbeiten, relativ befriedigend. Ihre, Empfindlichkeit im Betrieb mit starrkem Anschnitt läßt aber oftmals etwas zu wünschen übrig. Das gleiche gilt für die Ansprechgeschwindigkeit.The other basic possibility for capturing. the constant component at the primary terminals of the welding transformer is given by a voltage relay, that at the primary terminals of this welding transformer, d. H. behind the tube shell; direction, and extremely insensitive to interchangeable components, but to identical components is made highly sensitive. An already known arrangement of this type is shown Fig. I. It becomes a normal relay that is sensitive to direct and alternating currents I used one, throttle and one resistor. 3 so, are switched in advance, that the same entry conditions apply for this circle (phase position of the alternating continuous current for the mains voltage) as for the. Welding transformer 4. By ge @ -e: ignete Formation of the choke coil z in front of the relay i can also be achieved d: the relay circuit also ate automatically. more sensitive, d. H. in his resistance also, for the interchangeable component is lowered as soon as it is through the DC voltage at the primary terminals. the welding machine 4 conditional direct current flows. The throttle a is designed for this purpose without an air gap, so that it is biased by this DC component. With 5, two are antiparallel switched ignitrons. Arrangements of this type work relatively satisfactorily. Their sensitivity in operation with a rigid bleed often leaves something to be desired. The same is true for the speed of response.

Die Erfindung benutzt nun. eine Anordnung, die von dem Gedanken ausgeht, daß das für den Schutz einzusetzende Relaiis eine Ansprechgrenze hat, d.. h. einem gewissen kleinen Strom ausgesetzt werden kann" ohne daß es die zur Auslösung von Schalthandlungen erforderlichen Kontakte betätigt. Würde man ein solches Relais einfach der Primärseite der Schweißmaschine, ähnlich der Anordnung in Fig. i, parallel legen., wiederum über eineDrossel als Vorwiderstand, so würde man die Ansprechstromgrenze dieses Relais nur während der Zeiten ausnutzen, in denen die Schweißmaschine? über die antiparallelen Entladungsgefäße mit dem Netz verbun.den. isst. In. den Ruhezeiten würde das Relais stromlos sein und infolgedessen auch die ihm eigene Ansprechstromgren;ze gar nicht ausnutzen. Das hat den Nachteil, .daß das Relais mit jedem Einschaltvorgang erst an die Ansprechgrenze gebracht wird, damit liegt aber uns.tationäreiBetriebsbereitschaft der Überwachungsanordnung vor*, was grundsätzlich bedenklich und deshalb. zu vermeiden ist.The invention now uses. an arrangement based on the idea that the relay to be used for protection has an operating limit, i.e. one certain small currents can be exposed "without causing the triggering of Contacts required for switching operations. One would such a relay simply the primary side of the welding machine, similar to the arrangement in Fig. i, parallel place., again via a choke as a series resistor, one would set the response current limit use this relay only during the times when the welding machine? above the antiparallel discharge vessels are connected to the network. eats. In. the rest periods the relay would be de-energized and, as a result, its own response current limit not exploit at all. This has the disadvantage that the relay is switched on every time it is switched on is only brought to the response limit, but that leaves us with a stationary operational readiness the monitoring order before *, which is fundamentally questionable and therefore. to avoid is.

Die! Erfindlung geht nun einen anderen Weg. Sie betrifft eine Schaltanordnung zur überwachung von über gegeins,innig parallel geschaltete Ent:-la,düngsgefäße gespeisten Schweißtransformatoren auf Gleichstromkomponenten durch Erfassung der entsprechenden Gleichspannungskomponente, und' die Erfindung besteht darin, dnli die Gleichspannungskomponente eine Induktivität, die in einem netz- bzw. phrasengleich hilfsne tzgespeisten Stromkreis liegt, derart vormagnetisiert, daß durch die Herabsetzung des induktiven Widerstandes ein Schaltvorgang ausgelöst wird.The! Invention now takes a different route. It relates to a switching arrangement for the monitoring of Ent: -la, fertilizer vessels that are connected intimately in parallel fed welding transformers to direct current components by detecting the corresponding DC voltage component, and 'the invention consists in dnli the direct voltage component is an inductance, which is in a network or phrase identical auxiliary-powered circuit is so premagnetized that by the reduction the inductive resistor triggers a switching process.

Fig. z der Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeiis.p.iel der Erfindung. Mit 4 ist auch hier die über Entladungsgefäßes gespeiste Schweißmaschine bezeichnet. Das Relais i löst einen. Schaltvorgang aus, sobald, am Schweißtransformator eine Gleichspannungskomponente auftritt. Die Induktivität 6 besitzt zwei Wicklungen., die normalerweise wie ein. Transformator wirken. Die Primärwiicklung 7 wird über einen Widerstan_d:8 aus dem Netz gespeist. In ihrem Stromkreis liegt an einem Gleichrichter 9 das Relais i. Die Sekundärwicklung io der Induktiv ität 6. liegt an der Primärwicklung des Schweißtransformators. Das Relais i wird dauernd der. Wirkung eines Stromes ausgesetzt sein, der durch den Magn.etistierungsstrom der vorgeschalteten Drossel 6, (auf einem Eisenkern) gegeben ist. Dieser Strom wird durch geeignete Auslegung von Relais und Wicklung mit Eisenkern so gewählt, daß das Relais damit nicht zum Ansprechen kommt. Erfindungsgemäß wird nun die Vordrossel 6 mit einem Eisenkern ohne Luftspalt als Transformator ausgebildet und die Sekundärwicklung dieses Transformators an die Primärwicklung des Schweißtransformators gelegt. An dieser Stelle ist ein Verriegelungselement notwendig, beispielsweise ein Widerstand oder die Drossel i i, weil sonst die Primärseite der Schweißmaschine für dem, kleinen. Hilfstransformator des Relais i wie ein satter KurzscIluß wirken. und Relais i ansprechen lassen. würde. Durch einen Vorwiderstand wird erreicht, daß der Strom, der auch bei gesperrten Hauptgefäßen fließt, das Relais i über seine Gleichrichterschaltung noch nicht zum Ansprechen bringt. Diese Anordnung arbeitet nun. mit einem Vergleich der Netzspannung und dür gesteuerten Spannung, wobei bei einem Gleichstromanteil der gesteuerten Spannung die Sättigung des Hilfs.-tra,nsforrnators 6 verändert wird.Fig. Z of the drawing shows a Ausführungsbeiis.p.iel of the invention. The welding machine fed via the discharge vessel is also referred to here as 4. The relay i triggers one. Switching process off as soon as a DC component occurs. The inductance 6 has two windings., which usually like a. Acting transformer. The primary winding 7 is over a Resistance: 8 fed from the network. In their circuit there is a rectifier 9 the relay i. The secondary winding io of the inductance 6th is due to the primary winding of the welding transformer. The relay i is constantly the. Effect of a current be exposed to the current caused by the solenoid of the upstream choke 6, (on an iron core) is given. This current is determined by appropriate design of relay and winding with iron core chosen so that the relay is not used for Appeal comes. According to the invention, the choke 6 is now with an iron core without an air gap designed as a transformer and the secondary winding this transformer is placed on the primary winding of the welding transformer. At a locking element is necessary at this point, for example a resistor or the throttle i i, because otherwise the primary side of the welding machine for the little one. Auxiliary transformer of relay i act like a full short circuit. and relay i respond permit. would. A series resistor ensures that the current, too when the main vessels are blocked, relay i flows through its rectifier circuit does not yet respond. This arrangement is now working. with a comparison the mains voltage and the controlled voltage, with a direct current component the controlled voltage the saturation of the auxiliary tra, nsforrnators 6 is changed.

Wird nun die Primärseite der Schweißmaschinell. während des eigentlichem, 'Schweißvorganges mit einem mehr oder minder großen Phasenanschnitt an das Netz gelegt, so hält sieh die gesamte, für das Relais wirksame Spannungskurve unter allen Betriebsbedingungen. in Grenzen, die man. gerade knapp unterhalb der Ansprechwerte des. Relais festlegen. kann, wozu dasselhe gegebenenfalls durch einen Widerstand geshun.tet wird.Will now be the primary side of the welding machine. When the actual "welding process" is applied to the network with a more or less large phase control, the entire voltage curve that is effective for the relay is maintained under all operating conditions. within limits that one. set just below the response values of the relay. can, for which purpose it may be shunted by a resistor.

Der Vorteil der hier gegebenen Lösung liegt nun darin, daß der Hilfstransformator des Relais bei einem Übersetzungsverhältnis vom i : a (Wicklung io : Wicklung 7) einmal im ungestörten Be, trieb während der Pausen, und. Ruhezeiten für den Relaiskreis die" Ansprrechgrenzen. des Relais i i auszunutzen gestattet, bei Störungen, aber dadurch doppelt wirksam wird, daß die an. der Primärseite der Maschine t auftretende Gleichspannungskomponente über dien Vordrossel i i die Transfo@rmatorwicklung io als Vormagnetisierungswicklung ausnutzt, so daß der Wechselstromwiderstand der Wicklung 7 sofort stark absinkt und damit ein schnelles und sicheres Ansprechen dies Relais bei dieser Störung sicherstellt. Dadurch werden mit einfachen Mitteln, die beiden Forderungen, erfüllt, daß die Anordnungen einanal bei allen. Wertem: des Spannungsanschnittes richtig arbeiten und, daß sie andererseits, auf vorliegende Gleichspannungskomponenten mit dem Verstärkungsgrad. eines. vereinfachten magnetischen Verstärkers unter Heranziehung der vom Netz zur Verfügung gestelltem, Hilfsenergie schnellstens das Relais zum An sprechen bringen.The advantage of the solution given here is that the auxiliary transformer of the relay at a transmission ratio of i: a (winding io: winding 7) once in undisturbed operation, during the breaks, and. Idle times for the relay circuit the "response limits. of the relay i i allowed to use, in the event of malfunctions, but thereby becomes doubly effective that the on. the primary side of the machine t occurring DC voltage component via the choke i i the transformer winding io exploited as a bias winding, so that the alternating current resistance of the winding 7 immediately drops sharply and with it a quick and reliable response of this relay in the event of this malfunction. This will, with simple means, both Requirements, met that the arrangements can be applied to all. Values: the voltage cut-off work properly and that they, on the other hand, on the presence of DC voltage components with the degree of reinforcement. one. simplified magnetic amplifier using the auxiliary power made available by the network, the relay to the Bring to speak.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Switching arrangement for monitoring in opposite directions Discharge vessels connected in parallel are fed welding transformers to direct current components by. Detection of the corresponding DC voltage component, characterized in that that the DC voltage components have an inductance that, in. auxiliary power supply is in phase, pre-magnetized in such a way that A switching process is triggered by reducing the inductive resistance will.

2. Switching arrangement according to claim i, characterized in that the inductance is an auxiliary trian transformer, one winding (io) of which via interlocking elements, an.der primary string of the welding machine and its other winding (7) in the circuit of a relay.

3. switching arrangement according to claim 2, characterized in that that the transmission ratio of this auxiliary transformer i: 2 (winding 10: winding. 7) is.